рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры
- Раздел Физика
- /
- Упрощенная структура фотодиода и его условное графическое обозначение
Реферат Курсовая Конспект
Упрощенная структура фотодиода и его условное графическое обозначение
Упрощенная структура фотодиода и его условное графическое обозначение - раздел Физика, Свойства пластически деформированных металлов Генерация Пар Электрон-Дырка Приводит К Увеличению Обратного ...
Генерация пар электрон-дырка приводит к увеличению обратного тока диода при наличии обратного напряжения и к появлению напряжения между анодом и катодом при разомкнутой цепи.
Фотодиоды удобно характеризовать семейством вольт-амперных характеристик, соответствующих различным световым потокам (световой поток измеряется в люменах, лм) или различным освещенностям (освещенность измеряется в люксах, лк).
Обратимся к вольт-амперным характеристикам (ВАХ) фотодиода. Пусть вначале световой поток равен нулю, тогда ВАХ фотодиода фактически повторяет ВАХ обычного диода. Если световой поток не равен нулю, то фотоны, проникая в область р-n-перехода, вызывают генерацию пар электрон-дырка. Под действием электрического поля р-n-перехода носители электрода движутся к электродам. В результате между электродами возникает напряжение, которое возрастает при увеличении светового потока. При положительном напряжении анод-катод ток диода может быть отрицательным (четвертый квадрант характеристики). При этом прибор не потребляет, а вырабатывает энергию.
В настоящее время коэффициент полезного действия солнечных элементов достигает 20%. Пока энергия, вырабатываемая солнечными элементами, примерно в 50 раз дороже энергии, получаемой из угля, нефти или урана. Но ожидается, что стоимость энергии, получаемой с помощью солнечных батарей, будет снижаться.
Фотодиоды являются более быстродействующими приборами по сравнению с фоторезисторами. Они работают на частотах 107—1010 Гц. Фотодиод часто используется в оптопарах светодиод-фотодиод.
Термоэлектрогенераторы и термоэлектрохолодильники
Рассмотрим цепь из p-n-полупроводников. Пусть левые концы образцов n- и p-полупроводника находятся при температуре более высокой, чем правые. В горячей области образуются в большей концентрации электроны и дырки. Путем диффузии они стремятся распространиться по всему объему. В результате горячая часть n-полупроводника зарядится положительно (частично ушли возбужденные электроны), а холодная - отрицательно; в р-полупроводнике горячая часть зарядится отрицательно (частично ушли возникшие дырки), а холодная — положительно.
В цепи, соединенной последовательно из разных материалов, появляется э. д. с., если места контактов поддерживаются при разных температурах. В этом сущность термоэлектрического эффекта Зеебека, используемого в термоэлектрогенераторах (ТЭГ). При появлении тока в цепи, состоящей из различных проводников, в местах контакта в дополнение к теплоте Джоуля выделяется или поглощается в зависимости от направления тока некоторое количество тепла, пропорциональное прошедшему через контакт количеству электричества:
Термоэлектрогенераторы применяют для питания радиоаппаратуры. Так же как и термопарный эффект, эффект Пельтье в p-n-переходах проявляется более энергично, чем в металлических парах. Если в лучших устройствах из металлических пар на контактах удавалось получать перепад температур 3—5° С, то в батареях из полупроводниковых p-n-элементов удается его довести до 60—70° С. Эффект используется для охлаждения радиоаппаратуры и ее термостатирования.
Полупроводниковые термостаты применяют для стабилизации температуры работы пьезокварцев и многих полупроводниковых радио- и вычислительных схем; холодильники - для повышения чувствительности схем с фоторезисторами.
Эффект Холла
Предположим, что по пластине проводника, имеющей ширину a и толщину b, течет ток плотностью i. Выберем на боковых сторонах пластины точки C и D, разность потенциалов между которыми равна нулю. Если эту пластину поместить в магнитное поле с индукцией B, то между точками C и D возникает разность потенциалов VХ, называемая э. д. с. Холла. В не слишком сильных полях
Vx = rh Bai
Коэффициент пропорциональности rh называют постоянной Холла. Она имеет размерность L3/Q (L — длина, Q — электрический заряд) и измеряется в кубических метрах на кулон, (м3/Кл). Рассмотрим физическую природу эффекта Холла.
На электрон, движущийся справа налево со скоростью v, действует сила Лоренца Fл: Fл = qvB
Под действием силы Лоренца электроны отклоняются к внешней грани пластины, заряжая ее отрицательно. На противоположной грани накапливаются нескомненсированные положительные заряды. Это приводит к возникновению электрического поля, направленного от C к D. Поле EХ действует на электроны с силой f = qEx, направленной против силы Лоренца. При f — Fл поперечное электрическое поле уравновешивает силу Лоренца и дальнейшее накопление электрических зарядов на боковых гранях пластины прекращается.
Эффект Холла получил наиболее широкое практическое применение из всех гальваномагнитных явлений. Помимо исследования электрических свойств материалов он послужил основой для устройства большого класса приборов: магнитометров, преобразователей постоянного тока в переменный и переменного в постоянный, усилителей постоянного и переменного тока, генераторов сигналов переменного тока, фазометров, микрофонов и т. д.
Полупроводниковые лазеры (КПД > 90%)
В последние годы интенсивно развиваются работы по созданию полупроводниковых источников когерентного излучения — полупроводниковых лазеров, которые открывают возможность непосредственного преобразования энергии электрического тока в энергию когерентного излучения.
|
На рис. а сплошной линией показана кривая распределения электронов, отвечающая равновесному состоянию, пунктиром — неравновесному состоянию, при котором концентрация электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне выше равновесной. Заполнение зон электронами, соответствующее такому инверсионному состоянию, показано на рис. б. Особенность его заключена в том, что кванты света с энергией, равной ширине запрещенной зоны, поглощаться системой не могут. Поглощение такого кванта должно сопровождаться переводом электрона с верхнего уровня валентной зоны на нижний уровень зоны проводимости. Так как на верхнем уровне валентной зоны электронов практически нет, а на нижнем уровне зоны проводимости нет свободных мест, то вероятность подобного процесса весьма низка. Это создает благоприятные условия для протекания стимулированного излучения и нарастания фотонной лавины. Квант света стимулирует рекомбинацию электрона и дырки (n-переход), сопровождающуюся рождением точно такого же кванта. Так как эти кванты практически не поглощаются системой, то в дальнейшем они оба участвуют в возбуждении стимулированного излучения, порождая два новых кванта, и т. д. Для того чтобы заставить один и тот же фотон участвовать в возбуждении стимулированного излучения многократно, на противоположных стенках рабочего тела лазера помещают строго параллельные одно другому зеркала (рис. в), которые отражают падающие на них фотоны и возвращают их в рабочий объем лазера. Усилению подвергаются только те фотоны, которые движутся практически строго вдоль оси, так как только эти фотоны испытывают многократные отражения от зеркал. Все другие фотоны выбывают из рабочего объема либо сразу, либо после незначительного числа отражений. В результате возникает остронаправленное излучение вдоль оси, характеризующееся высокой степенью монохроматичности.
Полупроводниковые лазеры обладают высоким к. п. д., который приближается к 100%. Другим замечательным свойством полупроводниковых лазеров является возможность прямой модуляции когерентного излучения изменением тока, текущего через p-n-переход. Это позволяет применять полупроводниковые лазеры для целей связи и телевидения.
Тензорезисторы
Ряд полупроводниковых материалов достаточно резко изменяет свое электросопротивление под влиянием механических напряжений. Этот эффект называется тензорезистивным, а материалы, в которых он имеет место, — тензорезисторами. Природа тензорезистивного эффекта у разных полупроводников может быть различной. У порошковых композиций, например у авиационных угольных регуляторов напряжения и в угольных микрофонах, она обусловливается преимущественно изменением электросопротивления за счет изменения площади и качества поверхности контактов; в однородных монокристаллах — изменением ширины валентной зоны и анизотропии эффективных масс электронов при деформировании; в монокристаллах с p-n-переходами - за счет изменений ширины перехода и потенциалов на нем.
В простейшем случае этот эффект оценивается коэффициентом тензочувствительности по напряжению:
характеризующему относительное изменение электросопротивления ΔR/R0, приходящееся на единицу приложенного напряжения σ, или коэффициентом тензочувствительности по деформации:
где ΔR – изменение сопротивления; σ – механическое напряжение; π – коэффициент тензочувствительности по напряжению; ε – механическая деформация; K – коэффициент тензочувствительности по деформации.
Лекция 3
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Свойства пластически деформированных металлов
На сайте allrefs.net читайте: "Свойства пластически деформированных металлов"
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Упрощенная структура фотодиода и его условное графическое обозначение
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
| Твитнуть |
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Реклама
Информация в виде рефератов, конспектов, лекций, курсовых и дипломных работ имеют своего автора, которому принадлежат права. Поэтому, прежде чем использовать какую либо информацию с этого сайта, убедитесь, что этим Вы не нарушаете чье либо право.
© copyright 1999 - 2024 allRefs.net. Все права защищены. Страница сгенерирована за: 0.023 сек.
Новости и инфо для студентов